La perforación horizontal con tornillo helicoidal (horizontal auger boring) es una tecnología sin zanja (trenchless) que se utiliza para instalar tuberías metálicas o de hormigón de entre 100 y 1500 mm de diámetro en terrenos blandos sin bloques. La perforación se realiza mediante el corte de un eje broca equipado con bordes de corte tipo cincel. Los escombros se extraen del tornillo sin fin a través de la tubería y se conducen hasta el inicio de la perforación. Esta tecnología permite realizar instalaciones de hasta 240 m de longitud con control de dirección en los 360º, tanto vertical como horizontal. Es un procedimiento muy útil en instalaciones bajo estructuras como vías de cualquier tipo, cuerpos de agua, edificaciones, etc.
Os dejo algunos vídeos para que veáis su funcionamiento. El primero es una técnica no guiada y el segundo, guiada.
Referencias:
YEPES, V. (2015). Maquinaria para sondeos, movimiento de tierras y construcción de firmes. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 242. Valencia, 404 pp.
Figura 1. Topo de percusión. http://www.groundforce.uk.com/
La perforación por compactación con topo de percusión (impact moling o earth piercing) consiste en una perforación por impacto empleada en la instalación de tuberías con tecnología sin zanja (trenchless). La perforación se realiza sin necesidad de desplazar el suelo (compaction boring). El proceso de perforación es independiente de la inserción de la tubería.
Se utiliza un dispositivo en forma de torpedo que contiene en la nariz un martillo de movimiento alternativo que, al golpear, provoca una fuerza de impacto que impulsa el torpedo hacia delante. Puede avanzar entre 7 y 120 cm por minuto. Después se inserta un cable que sirve para tirar de la tubería que se va a colocar. Si el tubo es rígido, entonces se empuja a través de un orificio abierto.
Pueden abrirse diámetros de 30 a 180 mm en una sola operación, aunque con múltiples pasadas pueden alcanzarse los 200-250 mm de diámetro. Los martillos neumáticos de perforación horizontal se utilizan normalmente para distancias de entre 5 y 25 m. Este método requiere, aparte de los correspondientes planos actualizados de servicios, el uso de técnicas indirectas de localización de líneas de servicio y tuberías, como el georradar (GPR) y el detector electromagnético de servicios, para evitar afectarlas durante la perforación.
Figura 2. Esquema de la perforación percusiva (impact moling)
A continuación, os dejo algunos vídeos para que veáis cómo funciona este método.
Referencias:
YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 209. Valencia.
¿Por qué los edificios chilenos modernos se comportan tan bien frente a los seísmos? La calidad de la tecnología antisísmica empleada en las edificaciones chilenas, que permitió que solo un 1 % sufriera daños estructurales durante el terremoto del año 2010, el sexto más grande del mundo, ha impulsado el interés de varios países de la región por estos dispositivos. En estructuras de hasta 18 pisos se utiliza el aislamiento sísmico, que permite interrumpir la estructura en su conexión a nivel del suelo y generar una interfaz para que el movimiento sísmico no se propague hacia la estructura. En cambio, en las construcciones de mayor altura se emplea la disipación de energía, que aprovecha el movimiento de la estructura para conectar entre dos puntos un sistema que disipe la energía producida por la deformación relativa de estos.
Os dejo esta entrevista de televisión a Juan Carlos de la Yera, decano de ingeniería de la Universidad Católica de Chile. Es muy ilustrativa e interesante.
La construcción y la reparación de losas de hormigón usadas como pavimento es un reto que requiere el uso de técnicas constructivas. Uno de los problemas principales radica en la solución de las juntas para conseguir economía y durabilidad en la ejecución de esta unidad de obra. Os presento a continuación una solución de la empresa FAROBEL que resuelve el problema con losas más pequeñas y de menor espesor (entre 3,30 y 0,80 m) para reducir las tensiones por flexión debidas a las cargas y gradientes térmicos. La reparación de los firmes actuales de asfalto se hace con pequeñas losas de 0,8*1,1*0,08 con juntas JRI+ y la reparación de los firmes de hormigón con una aplicación de la junta JRI+ para pavimentos de hormigón ya existentes. Para ello se utiliza una junta machihembrada tipo JRI+ que apoya los bordes y permite giros entre dichos bordes de losas. A esa junta se le dota de gomas impermeables, resultando un pavimento con transferencia de cargas e impermeabilidad permanentes.
Las ventajas que presenta esta tecnología se pueden resumir en los siguientes puntos:
1.- Elimina las capas de base
2.- Elimina los pasadores
3.- Elimina el corte y el sellado
4.- Disminuye el espesor de las losas de hormigón
5.- Disminuye el mantenimiento
6.- Puede ponerse la capa asfáltica de rodadura sin erosionarse en la zona de la fisura.
7.- Aumenta la vida útil del pavimento
Os dejo un vídeo sobre la instalación:
También os dejo un artículo de José Ramón Vázquez sobre el tema.
Pilote de hormigón armado hincado con lanza de agua a presión (FHWA)
La hinca de elementos en suelos granulares compactos como las arenas, especialmente en terrenos secos, presentan serias dificultades que pueden resolverse mediante la inyección de agua a presión en la punta del pilote o la tablestaca o en alojamientos previamente preparados en sus caras. La presión del agua, de entre 0,4 y 4 MPa, debe ser apropiada al tipo de terreno y al elemento que se va a hincar, con un caudal de alimentación permanente de entre 72 y 900 m³/h.
Este procedimiento puede ser suficiente para la hinca, pero lo usual es combinarlo con otros sistemas de tipo dinámico, especialmente la vibración. La hinca con chorro de agua es muy recomendable en zonas donde el rechazo se presente al 100 %, como en los terrenos arenosos. Sin embargo, en suelos arcillosos, la eficacia de la inyección de agua es prácticamente nula. En terrenos granulares con gravas gruesas y bolos, la inyección de agua puede no movilizarlas, por lo que el efecto también es bajo. En cualquier caso, hay que prever las consecuencias que puede tener en el entorno de la hinca por la pérdida de cohesión que sufrirá el terreno. Este procedimiento no se recomienda en aquellos pilotes que vayan a trabajar por fuste o que soporten cargas horizontales importantes, debido justamente al aflojamiento del terreno.
Las normas obligan a que la lanza de agua se mantenga entre 1 y 4 m por encima de la profundidad prevista, puesto que el suelo se afloja. Por tanto, la hinca se terminará mediante un procedimiento ordinario. Esta prescripción es muy relevante en el caso de los pilotes que trabajan por punta. También se suspenderán los trabajos si el pilote empieza a torcerse debido a una perturbación excesiva del terreno.
A continuación, dejamos un vídeo que ilustra el procedimiento constructivo.
El pilote «monotubo» Unión es apropiado para pequeños trabajos donde no se requiera un equipo especial de hinca, como un mandril. Se trata de un tubo de acero de sección cónica y estriada de pequeño espesor que se hincan en el terreno sin ayuda de un núcleo o mandril. El estriado le permite soportar los esfuerzos de hinca sin pandeo. Presentan un diámetro de 20 cm en la punta y de 30 a 45 cm en la cabeza. Se utilizan pilotes de hasta 37 m de longitud y cargas de 300 a 600 kN. Son especialmente apropiados para trabajos pequeños, porque no requieren equipos especiales de hinca, como el mandril.
Pilote entubado “button-bottom” (Western Foundation Corporation, Viginia, EE. UU.)
Este pilote, llamado pilote Western «de fondo de botón», emplea un tubo metálico de unos 30-35 cm de diámetro que se hinca en el terreno hasta el rechazo. En el extremo del tubo hay una punta de hormigón prefabricado (button) de unos 45 cm de diámetro, algo mayor que queda perdida. La forma y la resistencia de esta punta permiten atravesar estratos de gran resistencia. Una vez alcanzado el nivel previsto, se introduce en el tubo una chapa ondulada que se une con el fondo. Esta chapa se queda en el terreno y tiene como misión proteger el hormigón. Una vez fijada la chapa ondulada, se vierte el hormigón en su interior, pudiendo disponerse o no de armadura, y después se extrae el tubo que ha servido de hinca. Esta chapa corrugada favorecería inicialmente la resistencia del fuste del pilote; sin embargo, el hueco que se forma alrededor de la misma cuando se recupera el tubo de hinca no favorece el rozamiento, por lo que es mejor considerar que trabaja por punta. Su longitud alcanza unos 20-30 m y soporta cargas de unos 500 kN o mayores. Este tipo de pilote es patentado por Western.
Pilote Western “de fondo de botón” (Western Foundation Corporation, Virginia, EE. UU.)
La finalización de la obra y la entrega de la infraestructura están muy relacionadas. Se trata de la última etapa del trabajo realizado por la empresa constructora y por la dirección de la obra, previa a la aceptación de la infraestructura por parte del promotor. Normalmente, se lleva a cabo de forma coordinada entre la dirección de obra y el constructor.
En primer lugar, el constructor comunicará por escrito a la dirección de obra la fecha prevista para la terminación de los trabajos de construcción, de modo que se pueda proceder a la recepción de la infraestructura. Esta es una de las principales tareas que debe llevar a cabo la dirección de obra, a la que también deben acudir el representante del promotor y el propio constructor. Este hecho dará como resultado un documento denominado «Acta de Fin de Obra» (en edificación) o «Acta de Recepción» (en ingeniería civil).
Si las obras se encuentran en buen estado y de acuerdo con las prescripciones previstas, el técnico designado por el promotor las da por recibidas, levantándose la correspondiente acta. Cuando las obras no se hallen en estado de ser recibidas, así se hace constar en el acta y el director facultativo señala los defectos observados y detalla las instrucciones precisas, fijando un plazo al constructor para que solvente los defectos. Si transcurrido dicho plazo persisten los defectos detectados, se puede conceder al constructor un nuevo aplazamiento improrrogable o declarar resuelto el contrato. En cualquier caso, pueden firmarse actas de recepción parciales.
La firma del acta supone un punto de inflexión, ya que transfiere la responsabilidad de la infraestructura del constructor al cliente. La dirección de la obra debe cerciorarse de que el cliente dispone de las garantías y de las medidas de seguridad necesarias antes de dar este paso.
Una vez firmada el acta de fin de obra (o acta de recepción), sin ningún tipo de reparos, se inicia el plazo de garantía. El plazo de garantía se establece en el contrato en función de la naturaleza y la complejidad de la obra. Las fianzas (o garantías) empleadas desde el principio de la obra suelen mantenerse hasta la finalización del plazo de garantía. Estas fianzas son fundamentales en el caso de que exista alguna reclamación posterior, puesto que garantizan al promotor una mínima compensación económica.
Se debe tener precaución con la recepción tácita, sobre todo cuando hay inauguraciones con obras no acabadas.
Durante el plazo de garantía, el constructor se encarga de la conservación y policía de las infraestructuras, de acuerdo con lo establecido en los pliegos y con las instrucciones que da el director de la obra. Dentro de un plazo predeterminado, anterior al cumplimiento del plazo de garantía, el director facultativo redacta un informe sobre el estado de las obras. Si este es favorable, el constructor queda relevado de toda responsabilidad, procediéndose a la devolución o cancelación de la garantía y, en su caso, a la liquidación de las obligaciones pendientes. En ese caso, puede firmarse un acta de fin de contrato o un certificado final.
En el caso de que el informe no sea favorable y los defectos observados se deban a deficiencias en la ejecución de la obra y no al uso de lo construido, durante el plazo de garantía, el director facultativo procede a dictar las oportunas instrucciones al constructor para su debida reparación. Para ello, se le concede un plazo durante el cual continúa encargado de la conservación de las obras, sin derecho a percibir cantidad alguna por ampliación del plazo de garantía.
Transcurrido el plazo de garantía, si el informe del director de la obra sobre su estado es favorable, este formula la propuesta de liquidación de los trabajos realmente ejecutados, que se toma como base para su valoración de las condiciones económicas establecidas en el contrato. La propuesta de liquidación se notifica al constructor para que preste su conformidad o manifieste los reparos que estime oportunos. Dentro del plazo establecido para este fin, el promotor debe aprobar la liquidación y, en su caso, abonar el saldo resultante de esta. El saldo de la liquidación es, por lo tanto, la diferencia entre el importe total líquido y el importe certificado a origen. En el caso de que se haya certificado todo el presupuesto líquido vigente, ambas cifras coinciden y el saldo de liquidación es nulo.
Os paso a continuación un vídeo de la Escuela de Edificación Roberto de Molesmes donde se explica este procedimiento. En el vídeo que se ofrece se expone información útil para gestionar el proceso de recepción de obra.
Los pilotes de desplazamiento se construyen sin extraer las tierras del terreno. Están formados, total o parcialmente, por elementos prefabricados que se introducen en el suelo sin excavarlo previamente mediante un procedimiento denominado, en términos generales, hinca. La introducción de un volumen adicional en el terreno produce una modificación significativa de su estado tensional.
En función del tipo y del comportamiento del terreno, el efecto de la hinca es diferente. Así, se distingue claramente entre suelos granulares y suelos cohesivos:
En suelos granulares, la introducción de un volumen adicional compacta el suelo. Esto provoca, en general, una depresión en la superficie del terreno en la zona circundante al pilote.
En suelos cohesivos, la hinca provoca una perturbación debido al aumento de las presiones intersticiales, al arrastre de una pirámide de suelo bajo la punta y a la rotura de estratos intermedios, entre otros. Estas modificaciones suponen un comportamiento dependiente del tiempo del suelo cohesivo, debido a la disipación de presiones intersticiales y, en general, a su endurecimiento.
La hinca es el procedimiento de introducción de pilotes en el terreno más antiguo (los primeros pilotes fueron de madera). La hinca puede realizarse con diferentes métodos o sistemas:
Hinca dinámica o por impacto. Se introduce el pilote en el terreno mediante una sucesión de golpes en la cabeza del mismo con unos equipos denominados martinetes o martillos. Es el método de hinca más versátil y más utilizado.
Hinca por vibración. Unos equipos denominados vibrohincadores. Su uso está prácticamente limitado a la hinca de perfiles metálicos, tanto de pilotes como de tablestacas.
Una vez hincado en el terreno, este ejerce sobre el pilote y en toda su superficie lateral una fuerza de adherencia que aumenta al continuar clavando más pilotes en las proximidades. De este modo, se puede conseguir una consolidación del terreno mediante este procedimiento. Por este motivo, la hinca de un grupo de pilotes debe realizarse siempre de dentro hacia afuera.
En el mercado existen diversos tipos de pilotes que pueden ser considerados pilotes de desplazamiento según los efectos que produce su introducción en el terreno. En su mayor parte, se trata de elementos prefabricados que se introducen mediante hinca, aunque hay otros cuya técnica de ejecución es más similar a la de los pilotes de extracción. Sin embargo, deben considerarse pilotes de desplazamiento.
Según la configuración del pilote, se pueden diferenciar dos grupos de pilotes de desplazamiento:
Pilotes de desplazamiento prefabricados. El pilote es un elemento estructural completamente prefabricado que se introduce en el suelo mediante hinca u otros sistemas. Dentro de este grupo se encuentran los pilotes de madera, de hormigón armado o pretensado y los pilotes metálicos.
Pilotes de desplazamiento hormigonados “in situ”. Se introduce en el terreno mediante hinca u otro sistema, no el pilote, sino un elemento auxiliar (un tubo metálico con tapón en la punta o un tapón de grava u hormigón). El hueco generado por la hinca de este elemento se rellena con hormigón fresco y armadura, creando así el pilote propiamente dicho. El elemento auxiliar o parte de él puede extraerse posteriormente. Dentro de este grupo se encuentran los pilotes de hormigón in situ con camisa prehincada, los pilotes de hormigón in situ apisonados tipo «Franki», los pilotes roscados sin extracción de terreno y otros.
La principal limitación de los pilotes hincados prefabricados es la posibilidad de encontrar un estrato competente difícil de atravesar. Además, para cubrir la profundidad requerida, se debe desperdiciar cierta longitud de material y hay que prever un almacenamiento e inversión importantes de los prefabricados.
Un artículo para ampliar información sobre diseño y pruebas de pilotes prefabricados hincados podéis verlo en un artículo de Carlos Fernández Tadeo: http://fernandeztadeo.com/WordPress/?p=2647
Os dejo a continuación un vídeo sobre la construcción e hincado de pilotes de 40 x 40 cm de sección y 15,00 m de longitud en un tramo. Para mayor información: www.cimentacionesaplicadas.com
Os paso a continuación una conferencia impartida por el profesor D. Javier Manterola Armisén sobre las innovaciones en materia de tecnología de puentes. Javier Manterola es doctor ingeniero de caminos, catedrático de puentes y Académico de número de la Real Academia de Bellas Artes de San Fernando, Madrid. Espero que os guste tanto como a mí.
La perforación horizontal con tornillo helicoidal (horizontal auger boring) es una tecnología sin zanja (trenchless) que se utiliza para instalar tuberías metálicas o de hormigón de entre 100 y 1500 mm de diámetro en terrenos blandos sin bloques. La perforación se realiza mediante el corte de un eje broca equipado con bordes de corte tipo cincel. Los escombros se extraen del tornillo sin fin a través de la tubería y se conducen hasta el inicio de la perforación. Esta tecnología permite realizar instalaciones de hasta 240 m de longitud con control de dirección en los 360º, tanto vertical como horizontal. Es un procedimiento muy útil en instalaciones bajo estructuras como vías de cualquier tipo, cuerpos de agua, edificaciones, etc.
